高中物理特色课堂
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271教育物理课堂特色研究
山东昌乐二中
张东升
1.实验特色为基础
物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验在物理学发展过程中起到了无可替代的作用。实验是物理课程改革的重要环节，是落实物理课程目标，全面提高学生科学素养的重要途径，也是物理课程改革的重要条件和重要的课程资源。不管是在物理课程的设计上还是物理课堂教学中，物理实验与学生的学习内容紧密结合是目前物理课程改革和课堂改革的显著特征。物理课堂以实验特色为基础，在课堂教学中的作用具体表现为以下几种情况。
1.1 创设问题情境，提高学习能力和实践能力
充分利用物理演示实验和学生分组实验来创设物理情景，激发学习热情和探究兴趣，引发有意义学习的思考，促进学生对物理概念的形成、规律的深刻理解和掌握，提高观察和动手操作能力，增强创新意识和实践能力。
物理课程中的科学探究最多的是通过实验来进行的探究活动。有条件的学校，实验室应向学生开放，让每个学生动手，发挥实验课程资源的最大效益。需要说明的是，实验课程资源不仅限于实验室中的现有设备和仪器，学生身边的物品和器具也是重要的实验课程资源。所以，提倡自制教具，让日常中的生活用品或器具登到物理课堂上，既丰富了实验课程资源，又让学生感到有亲切感，更重要的是提高了学生的科学素养。
1.2 渗透科学思想和科学方法的教育
科学猜想和假设，是重要的科学研究的方法之一。针对物理现象，大胆假设，小心求证。鼓励学生对解决问题的方式和问题的答案提出假设，通过实验来进行探究，对物理实验的结果进行预测，充分认识猜想与假设在科学研究中的重要作用。
17世纪，伽利略把数学从古希腊的哲学中解放出来，实现了从自然观到方法论的转变。实验在伽利略的手中也变为科学的研究方法。数学和实验的联姻成为近代自然科学研究方法的经典。在课堂教学中，不仅要重视学生实验技能的提高，使学生能正确使用实验仪器和工具，能够获得准确的实验信息，而且更重要的是重视学生对物理实验原理的理解，在明确实验目的、理解实验原理的前提下独立地进行实验，在实验中获得信息，对信息进行处理，归纳总结，形成结论，从而渗透科学思想和科学方法的教育，提升学生的思维品质和创新能力。
1.3 强大的育人功能
物理学习重于体验科学研究过程，了解科学研究方法，增强创新意识和实践能力。发展探索自然，理解自然的兴趣与激情，养成良好的逻辑思维习惯，具备将科学服务于人类的社会责任感。
在课堂教学中，物理实验是培养学生科学精神、科学态度的重要手段，培养学生在实验过程中具有实事求是、精益求精的态度，如实记录实验数据，对实验结果的分析敢于坚持自己的观点，鼓励学生认真对实验过程进行反思评估，提升自己分析问题、解决问题的能力。教师可利用物理学史中重要的典型实验，让学生认识科学家解决科学问题的思想和研究方法，体会物理实验对物理学发展以及其他科学发展的重要作用，学习科学家的敢于坚持真理、实事求是、勇于创新的科学态度和科学精神。
2.联系实际是重点
物理学是源于自然和社会实践的一门科学，物理学理论是人类对自然界最基本、最普遍的规律的认识和概括。学习物理知识的一个重要目的是回到社会生产和生活实践中，运用于社会、服务于社会，为人类改造自然服务。学生利用已学过的物理知识，解决生活、社会中的问题，这样既巩固了已学的知识，也体验到学习的意义，激发学习兴趣和求知强烈欲望。
因此，物理课程和课堂的构建应注重让学生经历从生活走进物理。在设计探究内容时要尽可能地联系生活，实现探究过程生活化，解决生活中存在的问题，让学生获得亲身体验和心灵感悟，品尝探究的乐趣，感受生活的美好，最终让科学思想、方法和科学精神武装起来的学生，从物理走向社会，最终实现将科学服务于人类的伟大目标。
2.1以学生的生活经验为基础，引入物理问题
物理课堂应以学生已有的社会生活经验为基础来引入相关的物理问题，以唤起学生已有知识与将要学习的知识间的联系，激发学生的学习兴趣，增强探索的欲望，加深对自然科学的亲切感。
2.2以生活、生产实例创设物理情景
课堂教学中，注意选取与所学内容密切相关的、典型的和学生感兴趣的生活、生产中的实例来分析物理问题，使抽象的问题具体化、生动化，既便于学生学习、理解物理概念和规律及其中的科学思想和方法，同时又有利于培养理论联系实际的意识和能力。
2.3突出STS的思想。
物理课堂注意物理知识与生活、技术、社会的联系，探讨科学技术与社会之间相互关联的问题，这是物理课堂特色的体现。“科学、技术、社会（STS）”是近20 年来世界科学教育中的一个潮流，它强调的是科学技术与社会的关系，而不是科学在技术中的应用。在涉及科学技术与社会的问题时，重要的是启发学生进行这方面的思考，鼓励他们发表自己的见解。当然，我们不奢望或要求学生提出有很高价值的意见，更不宜过多地评论见解的对与错。
物理教学应引导学生从身边熟悉的自然现象和生活现象中，探索和认识物理规律，并尽量把认识到的知识和研究方法与生活、生产中的应用联系起来，体会物理学在社会进步中的作用。这就是“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。这一基本理念在教学实践中是有层次的。高中时，随着学生认知水平和能力的提高，应从更广阔的自然现象和生活现象入手，并力求取得普遍、准确、深刻的认识。在联系生产、生活中的科学应用方面，也应着眼于科技前沿，与时俱进。从生活走向物理的一个重要含义是从常识走向科学。物理教学把常识之中的模糊之处提升到科学层次，同时发展学生的科学思维能力。
3.严谨、理性、实是和创新为核心物理学作为自然科学的代表，蕴含着具有丰富内涵和多方面特征的科学精神，闪烁着理性的光辉。科学精神作为人类文明的崇高精神，它强调严谨、理性、求是和创新，它表达的是一种敢于探求真理、善于批判和质疑、不断创新的勇气。物理课堂的教学，理应充分体现这一核心理念。
3.1 严谨、理性
物理学是一门严密的、定量分析的科学，它注重逻辑思维、实验和数学方法相结合，在分析解决问题时以客观规律、实验事实为依据，秉持严谨的科学态度，通过概念、判断、推理、分析、归纳、综合、演绎等逻辑性的思维活动得出科学的结论，所体现出来的是一种理性精神。
物理学是能动的革命的反映论，把自然界作为科学认识和改造的对象。科学认识的过程和对象十分复杂，单凭直观、感觉是不能把握事物的本质和发展规律的，人们必须仰仗理性思维才能超越此岸世界并最终达到彼岸世界。提倡科学的理性，就要反对盲从和迷信，要求人们尊重客观规律，探索客观规律，并把对客观规律的科学认识作为人们行动的指南。
物理的教与学，从物理量及其单位的书写、物理问题的解决以及实验操作等等，都透露着严谨和理性，这是一种科学的态度、科学的作风和科学的素质。
3.2求是
客观唯实、追求真理是科学精神的实质。求是必须具有求实精神、实证精神和探索精神。这三种精神的培养，是物理课堂不可推卸的责任和任务。
自然界是物质的，不以人的意志为转移的客观存在；自然界又是普遍联系的、变化发展的。这是物理学研究的客观基础。科学活动要求人们从事各种物质创造活动时应该遵循求实精神，正确认识客观世界的运动、变化和发展的规律，不盲从，不迷信，不把偶然性当必然性，不把局部看作全体。
实证精神要求一切科学认识必须建立在充分可靠的经验基础上，以可检验的科学事实为出发点，运用科学的思想和科学的方法构建科学的理论。实证精神是一种客观的态度，在科学研究中尽力排除主观因素的影响，尽可能精确地揭示自然现象的本质。
科学的最基本态度之一就是探索。作为科学研究对象的客观世界的无限性和复杂性，使得科学探索永无止境。科学研究不仅是一种智慧的劳作，更是一种精神的探险，需要坚忍不拔的毅力，不怕失败、永不服输、敢于向困难挑战的精神。这就是探索精神。古往今来，任何一项科学发现和发明，都有一个艰难的历程，甚至经过火与血的洗礼。马克思指出：“在科学的入口处，正像在地狱的入口处一样，必须提出这样的要求：‘这里必须根绝一切犹豫；这里任何怯懦都无济于事。’”
3.3创新
创新是一个民族的灵魂。创新人才的培养，永远是物理课堂的核心。
科学的精神之一就是批判，科学的精神之二就是怀疑。没有批判和怀疑，就不会有创新。合理怀疑是科学理性的天性，著名的科学方法论学者波普尔说：正是怀疑、问题激发我们去学习，去发展知识，去实践，去观察。在这个意义上可以说，科学的历史就是通过怀疑，提出问题并解答问题的历史。在科学理性面前，不存在终极真理，不存在认识上的独断和绝对“权威”。怀疑精神是破除轻信和迷信，冲破旧传统观念束缚的一把利剑。缺乏怀疑精神，容易导致盲目轻信。怀疑精神是批判精神的前导，批判精神是怀疑精神的延伸。没有合理的怀疑，就没有科学的批判；而没有科学的批判，就没有科学的建树。新思想是在对旧思想的否定中诞生的，真理是在同谬误的斗争中发展的。当然，科学的批判精神并不是形而上学的绝对否定，而是辩证的扬弃。科学精神体现了科学性与革命性、建设性与批判性的统一。
科学精神的本质要求是开拓创新。创新精神充分体现了人类特有的主观能动性。从实际出发，尊重客观规律，并不是要人们墨守成规。倡导创新思维和开拓精神，鼓励人们在尊重事实和规律的前提下，敢于“标新立异”。科学领域之所以不断有新发明、新发现、新创意、新开拓，之所以充满着生机和活力，就在于不断更新观念，大胆改革创新。因此，科学的生命在于发展、创新和革命，在于不断深化对自然界和人类社会规律的理解。科学的突破和创新往往要受到旧思想的强烈反对，所以创新也包含着勇敢无畏精神。在科学研究中要敢于根据事实提出与以往不同的见解，科学史上重大的发现无不是一种创造思维的结果。
由此看来，物理课堂，就是学生敢于质疑、敢于批判、敢于创新的课堂。
4.人文性是关键
物理学是一门最基本的自然科学，它是探讨物质结构和物质基本运动规律的学科，所以人们往往认为物理学只是包含一些枯燥的理论公式，而忽视了物理学中包含的人文因素诸如人文哲学思想、美学、道德等方面。实际上，物理学在产生、形成和发展的过程中，人们不是为了物理学而研究物理学，而是为了有助于人类、社会以及人的发展而研究物理学，所有这些都涉及到了人与人、人与社会、人与自然的关系，在这些关系中都蕴含着丰富的人文文化。
物理学究其发展而言，与数学、哲学、艺术等有着密切的联系。著名物理学家吴健雄曾指出：为了避免出现社会可持续发展中的危机，当前一个刻不容缓的问题是消除现代文化中两种文化，即科学文化和人文文化之间的隔阂。只有两种文化的统一，我们才能对世界给出连贯而令人信服的描述。所以我们有必要去讨论科学文化中的人文思想。
物理学不仅以其概念、规律揭示了自然界基本运动的诸多真理，它还在建立这种知识体系的过程中发展了科学思想方法和研究方法，推动了科学的进步。不仅如此，它的知识和思想对人类活动的广阔领域都产生了影响，成为人类文化的重要组成部分，它的每一次重大进展和发现，都改变了人们的自然观、世界观，成为人类思想和观念进步的伟大阶梯。
科学文化是科学发展过程中，人与科学的相互作用、社会与科学的相互作用、技术与科学的相互作用形成的。科学意识、科学精神、科学的自然观和世界观、对于科学与社会及科学与人类命运关系的认识等等，均属于科学文化。
科学文化求真求实，人文文化求善求美。两者尽管形成的背景、关注的对象以及涵盖的内容有所不同，但在深层的价值取向上，则是沟通的、互补的。科学、人文、艺术是三棱锥的三个面，当人们站在它的不同侧面的底部时，他们之间相距很远，但当他们爬到塔的高处时，他们之间的距离就近多了。
科学是人的活动，它的目的又是为了人。因此科学必有广阔而深刻的人文背景。21 世纪需要有真才实学、有文化底蕴的综合性人才。如果物理课程能够在一定程度上把人文文化与科学文化融合，在掌握科学知识的同时，受到科学与人文两种文化的熏陶，有所领悟，兴致勃勃，乐在其中地学习，这不就是真正有实效的素质教育吗？
由此看来，物理课堂，不仅是知识和方法的传递，更是文化的传承、心灵的唤醒。[1] 下面，从哲学和美学的角度简要探讨一下物理学中的人文思想。4.1物理学中的哲学
在古代，物理学是以自然哲学的形式存在着。17世纪，伽利略和牛顿的工作，使得物理学成为一门精密的定量分析的科学。1687年，牛顿发表的《自然哲学的数学原理》是真正物理学的标志。
不管是物理学的发展历史，还是物理本身的理论，到处都闪烁着辩证唯物主义和唯物辩证法思想的光辉。质量守恒定律体现了物质不灭原理；恩格斯把能量守恒和转化定律称为“伟大的运动基本规律”。这一定律不仅证明了物质和运动的不灭原理, 而且以实验确立了各种运动形式相互转化的当量关系, 为自然界物质的多样性和统一性找到了自然科学的证据。它的建立，也是生产技术、哲学和自然科学长期发展的结果。物理学是实验科学，物理实验既是建立物理理论的基础又是检验物理理论真理性的方法。杨振宁教授说“物理学是以实验为本的学科”，物理学上很多理论都是通过实验检验论证的结果，体现了唯物辩证法的认识论观点——实践是检验真理的唯一标准。人们对光的本性的认识，经历了一个漫长而曲折的过程。从古希腊时代幼稚可笑的猜测，到17世纪牛顿的微粒说和惠更斯的波动说，再到19世纪初期光的波动理论的迅速发展直至麦克斯韦的电磁说，最后到20世纪初爱因斯坦的光子说。现在，人们认识到光具有波粒二象性。人类对光的本性的认识遵循着唯物辩证法的“对立统一规律”和“否定之否定规律”。爱因斯坦的相对论改变了人类的时空观，是辩证唯物主义一次革命性的胜利。
可见，不论是物理文化知识本身，还是物理文化形成、发展的过程都蕴含着丰富的哲学思维方法，对人类的自然观和哲学思想有重大的影响。
4.2 物理学中的美学
科学就是简单，科学的美，就是简单的美。同样，在一个艺术家眼里，简单是一种美。在错综复杂的自然现象中，物理学追求求用简单、优美的数学语言去深刻地描述、概括自然规律。如牛顿运动定律概括了宏观低速条件下各种机械运动的规律，简洁对称的麦克斯韦方程组将复杂的电磁现象统一其中，爱因斯坦相对论中的基本原理简洁凝练，内涵却丰富而深刻。
对称与统一是自然界中广泛存在的也是人们很乐于接受的一种美学形式，物理学在对自然的表述中处处显现出了这种对称统一的美。如引力和斥力、正电和负电、作用力和反作用力；牛顿第三定律、麦克斯韦的电磁场理论等等都显示了完美的对称统一性。物理理论的和谐统一美实际上是自然界和谐统一美的理论形态。物理定律对某种规范变换的不变性、守恒性更是贯穿于整个物理学的一种对称形式。特别的，对称性已经成为一种科学的研究方法。
另外着重说明的是，一位优秀的物理学家，必是具有美学思想的人。许多著名的物理学家都有感知美的奇异本领，美学思想在许多物理学家创立与评价物理学理论时起着重大的启发与指导作用。追溯人类科学源头，科学美始终被作为一种人文理想而追求，成为科学家们献身科学、潜心研究的直接动力之一。世界著名物理学家狄拉克认为：让一个方程具有美感要比符合实验更为重要。法国科学家彭加勒曾说：“科学家研究自然，是因为他从中能得到乐趣，他之所以能得到乐趣，是因为她美”。著名物理学家杨振宁曾经说过：“物理学的原理有它的结构，这个结构有它的美跟妙的地方，而各个物理学工作者对于这个结构的不同的美跟妙的地方的感受，有不同的了解，因为大家有不同的感受，所以每一个工作者会发展他自己独特的研究方向跟研究方法，形成他自己的风格。”
综上所述，物理学的发展过程，正是许多物理学家在唯物辩证法思想、美学思想的指引下去成功研究物理现象、过程和建构深奥、美妙的物理学理论的，在物理学诞生的过程中除了严格的逻辑推理以外，科学家的人文修养和形象思维所启发的灵感、激发的创造性也是不可或缺的。所以我们在重视物理学理论的同时不能忽视物理学中蕴含的人文文化。美国物理学家和物理教育家拉比认为：“只有把科学和人文科学融为一体，我们才能期望达到与我们的时代和我们这一代人相称的智慧的顶点。”
5.结束语
综上所述，271物理课堂特色的创新，必须在国家新课程标准要求下，适应课程改革和教学改革的需要，符合教育发展规律，适合学生身心发展。它应具有以下特点：实验特色为基础，联系实际是重点，严谨、理性、求是和创新为核心，强调人文性是关键。
[1]周誉霭.普通高中课程标准实验教科书物理（必修1）教师教学用书[M].北京：人民教育出版社.2010年版.
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